zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»zldm-69Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. PHYSICAL METHODS OF TESTING AND QUALITY CONTROLПлазмохимический синтез углеродсодержащих пленок на поверхности алюминиевых микрочипов для проведения полимеразной цепной реакцииPlasmochemical Synthesis of Carbon-Containing Films on the Surface of Aluminum Microchips for Polymerase Chain ReactionАшинаЮ. С.AshinaYu. S.ashina-julia@rambler.ruСувороваА. О.SuvorovaA. O.noemail@neicon.ruСлядневМ. Н.SlyadnevM. N.noemail@neicon.ruНИИ химии СПбГУ; ГК «Люмэкс»Russian Federation2015010520158153239Copyright © Ашина Ю.С., Суворова А.О., Сляднев М.Н., 20152015Ашина Ю.С., Суворова А.О., Сляднев М.Н.Ashina Y.S., Suvorova A.O., Slyadnev M.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/69

Разработан способ плазмохимической модификации поверхности алюминиевых микрочипов для проведения полимеразной цепной реакции в режиме реального времени (рв-ПЦР). В качестве плазмообразующих веществ использованы соединения различных классов: алканы, спирты, силоксаны. Свойства полученных пленок проверены в условиях ПЦР с помощью разработанной модели. Для исследования проницаемости образцов применяли метод спектроскопии электрохимического импеданса. Морфологические свойства исследованы методами сканирующей электронной микроскопии и рентгеновского энергодисперсионного микроанализа. Показано, что наиболее инертные, биосовместимые в условиях ПЦР покрытия получены при плазмохимическом осаждении с использованием гексаметилдисилоксана.

A method of plasma-enhanced chemical vapour deposition (PECVD) modifying the surface of aluminum microchips for polymerase chain reaction in a real time mode (rt-PCR) is developed. Compounds of different classes - alkanes, alcohols, siloxanes - are used as plasma-forming substances. Properties of the films thus obtained were tested under PCR conditions using the developed model. The electrochemical impedance spectroscopy is used to study the permeability of the samples. The morphological properties are studied by scanning electron microscopy and energy dispersive x-ray microanalysis (EDXMA). It is shown that the most inert coatings, biocompatible under PCR conditions are obtained using hexamethyldisiloxane in PECVD as a plasma-forming substance.

плазмохимическое осаждениеполимеразная цепная реакциясканирующая электронная микроскопияспектроскопия электрохимического импедансарентгеновский энергодисперсионный микроанализplasma-enhanced chemical vapour depositionPECVDpolymerase chain reactionPCRscanning electron microscopySEMenergy dispersive X-ray microanalysisEDXMAReferencesCho Y. K., Kim J., Lee Y. Clinical evaluation of micro-scale chip-based PCR system for rapid detection of hepatitis B virus / Biosens. Bioelectr. 2006. N 21. P. 2161 - 2169.Cho Y. K., Kim J., Lee Y. Clinical evaluation of micro-scale chip-based PCR system for rapid detection of hepatitis B virus / Biosens. Bioelectr. 2006. N 21. P. 2161 - 2169.Wang S. H., Wen J. K., Zhou Y. F. Identification and characterization of Bacillus anthracis by multiplex PCR on DNA chip / Biosens. Bioelectr. 2004. N 20. P. 807 - 813.Wang S. H., Wen J. K., Zhou Y. F. Identification and characterization of Bacillus anthracis by multiplex PCR on DNA chip / Biosens. Bioelectr. 2004. N 20. P. 807 - 813.Choe H. S., Lee D. S., Lee S. J. Performance of Anyplex™ II multiplex real-time PCR for the diagnosis of seven sexually transmitted infections: comparison with currently available methods / Int. J. Infect. Dis. 2013. N 2. P. 1134 - 1140.Choe H. S., Lee D. S., Lee S. J. Performance of Anyplex™ II multiplex real-time PCR for the diagnosis of seven sexually transmitted infections: comparison with currently available methods / Int. J. Infect. Dis. 2013. N 2. P. 1134 - 1140.Weiping Y., Liqun D., Jing W. Simulation and experimental study of PCR chip based on silicon / Sensors and Actuators B. 2005. N 108. P. 695 - 699.Weiping Y., Liqun D., Jing W. Simulation and experimental study of PCR chip based on silicon / Sensors and Actuators B. 2005. N 108. P. 695 - 699.Liu D., Zhou X., Zhong R. Analysis of multiplex PCR fragments with PMMA microchip / Talanta. 2006. Vol. 68. P. 616 - 622.Liu D., Zhou X., Zhong R. Analysis of multiplex PCR fragments with PMMA microchip / Talanta. 2006. Vol. 68. P. 616 - 622.Наволоцкий Д. В., Крисько А. В., Арнаутов В. А., Гейбо Д. С., Ганеев А. А. Мультиплексная аналитическая система для определения ДНК методом ПЦР в реальном времени / Научное приборостроение. 2010. Т. 20. № 1. С. 10 - 20.Наволоцкий Д. В., Крисько А. В., Арнаутов В. А., Гейбо Д. С., Ганеев А. А. Мультиплексная аналитическая система для определения ДНК методом ПЦР в реальном времени / Научное приборостроение. 2010. Т. 20. № 1. С. 10 - 20.Verdin E., Saillard C., Labbe A. A nested PCR assay for the detection of Mycoplasma hyopneumoniae in tracheobronchiolar washings from pigs / Veterinary Microbiol. 2000. Vol. 76. P. 31 - 40.Verdin E., Saillard C., Labbe A. A nested PCR assay for the detection of Mycoplasma hyopneumoniae in tracheobronchiolar washings from pigs / Veterinary Microbiol. 2000. Vol. 76. P. 31 - 40.Сляднев М. Н. Микрочиповые системы для молекулярно-генетического анализа / Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева). 2011. Т. LV. № 2. С. 118 - 132.Сляднев М. Н. Микрочиповые системы для молекулярно-генетического анализа / Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева). 2011. Т. LV. № 2. С. 118 - 132.Çakır O. Chemical etching of aluminium / J. Mater. Proc. Technol. 2008. N 199. P. 337 - 340.Çakır O. Chemical etching of aluminium / J. Mater. Proc. Technol. 2008. N 199. P. 337 - 340.Breslin C. B., Treacy G., Carroll W. M. Studies on the passivation of aluminium in chromate and molybdate solutions / Corrosion Sci. 1994. Vol. 36. N 7. P. 1143 - 1154.Breslin C. B., Treacy G., Carroll W. M. Studies on the passivation of aluminium in chromate and molybdate solutions / Corrosion Sci. 1994. Vol. 36. N 7. P. 1143 - 1154.Лисичкин Г. В., Фадеев А. Ю., Сердан А. А. Химия привитых поверхностных соединений. - М.: Физматлит, 2003. - 592 с.Лисичкин Г. В., Фадеев А. Ю., Сердан А. А. Химия привитых поверхностных соединений. - М.: Физматлит, 2003. - 592 с.Pfohl C., Gebauer-Teichmann A., Rie K.-T. Application of wear-resistant PACVD coatings in aluminium diecasting: economical and ecological aspects / Surface Coatings Technol. 1999. N 112. P. 347 - 350.Pfohl C., Gebauer-Teichmann A., Rie K.-T. Application of wear-resistant PACVD coatings in aluminium diecasting: economical and ecological aspects / Surface Coatings Technol. 1999. N 112. P. 347 - 350.Ravi N., Bukhovets V. L., Varshavskaya I. G. Deposition of diamond-like carbon films on aluminium substrates by RF-PECVD technique: Influence of process parameters / Diamond Rel. Mater. 2007. N 16. P. 90 - 97.Ravi N., Bukhovets V. L., Varshavskaya I. G. Deposition of diamond-like carbon films on aluminium substrates by RF-PECVD technique: Influence of process parameters / Diamond Rel. Mater. 2007. N 16. P. 90 - 97.Gil Elly, Park J. B., Oh J. S., Yeom G. Y. Characteristics of SiOx thin films deposited by atmospheric pressure chemical vapor deposition as a function of HMDS/O2 flow rate / Thin Solid Films. 2010. N 518. P. 6403 - 6407.Gil Elly, Park J. B., Oh J. S., Yeom G. Y. Characteristics of SiOx thin films deposited by atmospheric pressure chemical vapor deposition as a function of HMDS/O2 flow rate / Thin Solid Films. 2010. N 518. P. 6403 - 6407.Zaninia S., Riccardia C., Orlandib M. Characterisation of SiOxCyHz thin films deposited by low-temperature PECVD / Vacuum. 2008. N 2. P. 290 - 293.Zaninia S., Riccardia C., Orlandib M. Characterisation of SiOxCyHz thin films deposited by low-temperature PECVD / Vacuum. 2008. N 2. P. 290 - 293.Mi Ran Moon, Eunkyoung Nam, Jihyung Woo, Sungwoo Lee, Kyung Park, Donggeun Jung, Hyoungsub Kim, Hoo-Jeong Lee. Effects of surface treatments using PECVD-grown hexamethyldisiloxane on the performance of organic thin-film transistor / Thin Solid Films. 2009. N 517. P. 4161 - 4164.Mi Ran Moon, Eunkyoung Nam, Jihyung Woo, Sungwoo Lee, Kyung Park, Donggeun Jung, Hyoungsub Kim, Hoo-Jeong Lee. Effects of surface treatments using PECVD-grown hexamethyldisiloxane on the performance of organic thin-film transistor / Thin Solid Films. 2009. N 517. P. 4161 - 4164.Gruniger A., Bieder A., Sonnenfeld A., von Rohr Ph. Rudolf, Muller U., Hauert R. Influence of film structure and composition on diffusion barrier performance of SiOx thin films deposited by PECVD / Surface Coatings Technol. 2006. N 200. P. 4564 - 4571.Gruniger A., Bieder A., Sonnenfeld A., von Rohr Ph. Rudolf, Muller U., Hauert R. Influence of film structure and composition on diffusion barrier performance of SiOx thin films deposited by PECVD / Surface Coatings Technol. 2006. N 200. P. 4564 - 4571.Ram Prasad G., Stephen Daniels T., Cameron D. C., McNamara B. P., Tully Elizabeth, O’Kennedy R. PECVD of biocompatible coatings on 316L stainless steel / Surface Coatings Technol. 2005. N 200. P. 1031 - 1035.Ram Prasad G., Stephen Daniels T., Cameron D. C., McNamara B. P., Tully Elizabeth, O’Kennedy R. PECVD of biocompatible coatings on 316L stainless steel / Surface Coatings Technol. 2005. N 200. P. 1031 - 1035.Jiashen Wei, Poh Lam Ong, Tay Francis E. H., Iliescu Ciprian. A new fabrication method of low stress PECVD SiNx layers for biomedical applications / Thin Solid Films. 2008. N 516. P. 5181 - 5188.Jiashen Wei, Poh Lam Ong, Tay Francis E. H., Iliescu Ciprian. A new fabrication method of low stress PECVD SiNx layers for biomedical applications / Thin Solid Films. 2008. N 516. P. 5181 - 5188.Rodil S. E., Olivar R., Arzate H., Muhl S. Properties of carbon films and their biocompatibility using in-vitro tests / Diamond Rel. Mater. 2003. N 12. P. 931 - 937.Rodil S. E., Olivar R., Arzate H., Muhl S. Properties of carbon films and their biocompatibility using in-vitro tests / Diamond Rel. Mater. 2003. N 12. P. 931 - 937.Ram Prasad G., Stephen Daniels T., Cameron D. C., McNamara B. P., Tully Elizabeth, O’Kennedy R. PECVD of biocompatible coatings on 316L stainless steel / Surface Coatings Technol. 2005. N 200. P. 1031 - 1035.Ram Prasad G., Stephen Daniels T., Cameron D. C., McNamara B. P., Tully Elizabeth, O’Kennedy R. PECVD of biocompatible coatings on 316L stainless steel / Surface Coatings Technol. 2005. N 200. P. 1031 - 1035.Cicala G., Bruno P., Losacco A. M. PECVD of hydrogenated diamond-like carbon films from CH4 - Ar mixtures: growth chemistry and material characteristics / Diamond Rel. Mater. 2004. N 13. P. 1361 - 1365.Cicala G., Bruno P., Losacco A. M. PECVD of hydrogenated diamond-like carbon films from CH4 - Ar mixtures: growth chemistry and material characteristics / Diamond Rel. Mater. 2004. N 13. P. 1361 - 1365.Широбоков М. А. Исследование процессов формирования и антикоррозионных свойств полимерных пленок, полученных в низкотемпературной плазме предельных углеводородов: автореф. дисс.. канд. хим. наук. - Ижевск, 2006. - 24 с.Широбоков М. А. Исследование процессов формирования и антикоррозионных свойств полимерных пленок, полученных в низкотемпературной плазме предельных углеводородов: автореф. дисс.. канд. хим. наук. - Ижевск, 2006. - 24 с.Iliescu C., Chen B., Poenar D. P. PECVD amorphous silicon carbide membranes for cell culturing / Sensors and Actuators B. 2008. N 129. P. 404 - 411.Iliescu C., Chen B., Poenar D. P. PECVD amorphous silicon carbide membranes for cell culturing / Sensors and Actuators B. 2008. N 129. P. 404 - 411.Tan Ing H., da Silva Maria Lucia P., Demarquette Nicole R. Paper surface modification by plasma deposition of double layers of organic silicon compounds / J. Mater. Chem. 2001. N 11. P. 1019 - 1025.Tan Ing H., da Silva Maria Lucia P., Demarquette Nicole R. Paper surface modification by plasma deposition of double layers of organic silicon compounds / J. Mater. Chem. 2001. N 11. P. 1019 - 1025.Friedrich J. Mechanisms of Plasma Polymerization - Reviewed from a Chemical Point of View / Plasma Process. Polym. 2011. N 8. P. 783 - 802.Friedrich J. Mechanisms of Plasma Polymerization - Reviewed from a Chemical Point of View / Plasma Process. Polym. 2011. N 8. P. 783 - 802.Hinton Andrew J. Determination of coating adhesion using electrochemical impedance spectroscopy. Solartron Analytical. URL: http://www.korozja.eu/html/eis/coatings.pdfHinton Andrew J. Determination of coating adhesion using electrochemical impedance spectroscopy. Solartron Analytical. URL: http://www.korozja.eu/html/eis/coatings.pdfMetroke T. L., Gandhi J. S., Apblett A. Corrosion resistance properties of Ormosil coatings on 2024-T3 aluminum alloy / Progr. Org. Coatings. 2004. N 50. P. 231 - 246.Metroke T. L., Gandhi J. S., Apblett A. Corrosion resistance properties of Ormosil coatings on 2024-T3 aluminum alloy / Progr. Org. Coatings. 2004. N 50. P. 231 - 246.Olivier M.-G., Poelman M. Use of Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) for the Evaluation of Electrocoatings Performances. Recent Researches in Corrosion Evaluation and Protection. URL: http://cdn.intechopen.com/pdfs-wm/26668.pdfOlivier M.-G., Poelman M. Use of Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) for the Evaluation of Electrocoatings Performances. Recent Researches in Corrosion Evaluation and Protection. URL: http://cdn.intechopen.com/pdfs-wm/26668.pdfIslam M., Azhar M. R., Fredj N. Electrochemical impedance spectroscopy and indentation studies of pure and composite electroless Ni - P coatings / Surface Coatings Technol. 2013. N 236. P. 262 - 268.Islam M., Azhar M. R., Fredj N. Electrochemical impedance spectroscopy and indentation studies of pure and composite electroless Ni - P coatings / Surface Coatings Technol. 2013. N 236. P. 262 - 268.Barreca D., Gasparotto A., Maccato C. Low-Temperature PECVD of Transparent SiOxCyHz Thin Films / Chem. Vap. Deposition. 2007. N 13. P. 205 - 210.Barreca D., Gasparotto A., Maccato C. Low-Temperature PECVD of Transparent SiOxCyHz Thin Films / Chem. Vap. Deposition. 2007. N 13. P. 205 - 210.Schrader C., Schielke A., Ellerbroek L. PCR inhibitors - occurrence, properties and removal / J. Appl. Microbiol. 2012. N 113. P. 1014 - 1026.Schrader C., Schielke A., Ellerbroek L. PCR inhibitors - occurrence, properties and removal / J. Appl. Microbiol. 2012. N 113. P. 1014 - 1026.Патент № 7264950 (США). Reaction system for performing in the amplification of nucleic acids. Заявители: M. Lee, H. Bird, D. Leslie; заявл. 29.09.00.Патент № 7264950 (США). Reaction system for performing in the amplification of nucleic acids. Заявители: M. Lee, H. Bird, D. Leslie; заявл. 29.09.00.Сляднев М. Н., Лаврова М. В., Еркин М. А., Наволоцкий Д. В., Крисько А. В., Ганеев А. А. Модифицирование поверхности микрореакторов микрофлюидного чипа для проведения полимеразной цепной реакции в режиме реального времени / Научное приборостроение. 2007. Т. 17. № 3. С. 25 - 30.Сляднев М. Н., Лаврова М. В., Еркин М. А., Наволоцкий Д. В., Крисько А. В., Ганеев А. А. Модифицирование поверхности микрореакторов микрофлюидного чипа для проведения полимеразной цепной реакции в режиме реального времени / Научное приборостроение. 2007. Т. 17. № 3. С. 25 - 30.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.